Зеленая красная лампа (В. Майер)

В замечательной книге У. Брэгга "Мир света. Мир звука"^* описан красивый опыт, демонстрирующий одно любопытное свойство глаза. Опыт этот настолько прост, что каждый из вас без особых затруднений может повторить его у себя дома.

^* (У. Брэгг. Мир света. Мир звука.- М.: Наука, 1967.)

Рис. 118

Прибор для постановки опыта (рис. 118) можно собрать из деталей механического конструктора. На алюминиевом основании 1 размером 15×60×110 мм скобой из жести или алюминия закрепите микроэлектродвигатель 2. В отверстия двух стоек 3 высотой примерно 60 мм вставьте вал 4 со шкивом 5 внутренним диаметром 15-25 мм. К торцу вала предварительно должен быть прикреплен картонный диск 6 диаметром 100-140 мм (если вал с резьбой, диск можно закрепить двумя гайками с шайбами). На основании прибора расположите алюминиевую стойку 7 с отверстием для лампочки 8. Наденьте на вал микроэлектродвигателя и шкив резиновое кольцо 9. Двигатель подключите к одной или двум последовательно соединенным батарейкам карманного фонаря. По рекомендации Брэгга диск должен вращаться со скоростью 2-3 оборота в секунду. Скорость вращения диска в некоторых пределах можно регулировать, притормаживая шкив пальцем.

После предварительного испытания подготовьте прибор для опыта. В картонном диске вырежьте сектор с дугой примерно 45° и оклейте одну половину оставшегося сектора белой бумагой, а другую - черной (рис. 119). Стеклянный баллон лампочки карманного фонаря, рассчитанной на напряжение 3,5 В, покройте красной нитроэмалью (можно попробовать использовать лак для ногтей). Когда краска высохнет, вверните лампочку в отверстие стойки прибора и подключите к ее электродам проводники. Перед диском на расстоянии 20-50 см от него расположите настольную лампу так, чтобы свет от нее падал на диск. Подсоедините лампочку к батарейке и включите микроэлектродвигатель.

Рис. 119

Если направление вращения диска такое, что при каждом обороте лампочку сначала перекрывает черная часть диска, то при любых освещенностях и скоростях вращения лампочка выглядит красной. Если, поменяв полярность источника питания, изменить направление вращения, т. е. заставить крутиться диск так, чтобы лампочку перекрывала сначала его белая часть, то лампочка будет ... зеленой или сине-зеленой! Если условия эксперимента (скорость вращения диска, краска, которой покрыта лампочка) подобраны недостаточно хорошо, лампочка выглядит не сине-зеленой, а светло-голубой с белесоватым оттенком.

Попробуем объяснить результат опыта. Диск вращается быстро, и когда прорезь в нем оказывается перед красной лампочкой, на сетчатке глаза на мгновение получается красное изображение лампочки. Если при дальнейшем вращении диска лампочку перекрывает его белая половина, то на сетчатку глаза попадает рассеянный белый свет настольной лампы. Белый цвет действует на сетчатку в течение более длительного промежутка времени, чем красный цвет. После того как перед глазом прокрутится черная половина диска, процесс повторяется и лампочка воспринимается сине-зеленой.

Если "смешать" сине-зеленый цвет и красный цвет, то получится. белый цвет. Эти цвета называют дополнительными (сине-зеленый цвет дополнителен красному и наоборот). Таким образом, в опыте глаз вместо истинного цвета лампочки воспринимает дополнительный ему цвет.

Можно высказать предположение, что при кратковременном освещении сетчатки красным светом сетчатка в дальнейшем лучше реагирует на все другие спектральные составляющие белого света. Она как бы "утомляется" красным светом и когда освещается белым светом, то воспринимает его без "красной компоненты", т. е. только дополнительный красному - сине-зеленый свет. Поскольку время освещения сетчатки белым светом значительно больше времени освещения красным светом, лампочка выглядит сине-зеленой, а не красной.

Это предположение подтверждает результат опыта, в котором диск вращается в обратную сторону - так, что лампочку перекрывает сначала его черная половина. Действительно, область сетчатки, где получается красное изображение лампочки, за время, в течение которого перед глазом находится черная часть диска, успевает "отдохнуть". Поэтому, когда перед глазом оказывается белая половина диска, все цвета, входящие в состав белого света, воспринимаются глазом одинаково хорошо. Так как красный свет воздействует на сетчатку более длительное время, чем остальные компоненты белого света (сначала воздействует красная компонента белого света, а затем - красный свет лампочки), то лампочка выглядит красной.